[发明专利]一种氢冷联产的水泥窑余热利用系统

说明书

本发明涉及一种氢冷联产的水泥窑余热利用系统，包括水泥窑生产模块、制氢模块和制冷模块。水泥窑生产模块包括生料预热器、回转窑和熟料冷却器，生料预热器用于利用废气对进入其中的生料进行预热，回转窑用于对预热后的水泥生料进行煅烧以形成水泥熟料，熟料冷却器用于对水泥熟料进行冷却，制氢模块包括甲醇制氢回路，生料预热器与甲醇制氢回路反应器的烟气侧入口相连，熟料冷却器与甲醇制氢回路气化器的热侧入口相连，反应器的烟气侧出口和气化器的热侧出口均与制冷模块相连，为制冷模块制冷提供热源。本发明将水泥窑余热与制氢模块和制冷模块相结合，可以更加高效地对水泥窑余热进行利用，实现能量的梯级利用，降低氢气生产成本和制冷成本。

技术领域

本发明涉及余热利用技术领域，具体地，涉及一种氢冷联产的水泥窑余热利用系统。

背景技术

水泥行业是一个高耗能行业，其能源成本占企业生产成本的70％。随着水泥煅烧技术的发展和生产效率的提高，水泥熟料的热耗率有较大幅度降低，但是目前1300t/d、2500t/d、5000t/d的新型干法水泥生产线水泥熟料热耗率仍然分别高达3475kJ/kg、3140kJ/kg、2970kJ/kg。其中，在水泥生产过程中由窑头熟料冷却器和窑尾旋风预热器排放的400℃以下废气，其热量约占水泥熟料烧成系统总耗热量的35％以上。若将这一部分低温余热进行充分高效地利用将有效降低水泥制造成本，提高水泥行业能源利用效率，带来巨大的经济效益。

氢气是一种理想的高能量、零污染的能量载体，相比其他化石燃料燃烧产生温室气体以及有害气体，氢气燃烧产物只有水，因此氢气也被认为是本世纪最有潜力的替代能源。相较于其他制氢方法，甲醇重整制氢具有反应温度低、产物中氢气含量高、投资小、能耗低、占地面积小、工艺条件缓和等优点，且我国是世界上最大的甲醇生产国，拥有全球60％的甲醇产能，利用甲醇进行重整制氢反应具有原料廉价易得的优点。

吸收式制冷是目前应用最为广泛的热驱动制冷技术。吸收式制冷技术具有电能消耗较少，经济性能良好等优点。

但是在相关技术中，没有将水泥窑余热利用系统、甲醇重整制氢反应和吸收式制冷技术相结合的结构。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种氢冷联产的水泥窑余热利用系统，该氢冷联产的水泥窑余热利用系统将水泥窑余热与制氢模块和制冷模块相结合，可以更加高效地对水泥窑余热进行利用，可以实现能量的梯级利用，提高水泥行业能源利用效率，降低氢气生产制造成本和制冷成本。

本发明的实施例的一种氢冷联产的水泥窑余热利用系统包括：水泥窑生产模块，所述水泥窑生产模块包括依次连接的生料预热器、回转窑和熟料冷却器，所述生料预热器用于对水泥生料进行预热，所述回转窑用于对预热后的水泥生料进行煅烧以形成水泥熟料，所述熟料冷却器用于对所述水泥熟料进行冷却；制氢模块，所述制氢模块包括甲醇制氢回路，所述甲醇制氢回路具有反应器和气化器，所述生料预热器与所述反应器的烟气侧相连，所述熟料冷却器与所述气化器的热侧相连。

本发明的实施例的一种氢冷联产的水泥窑余热利用系统，可以利用水泥窑生产模块所产生的废气为制氢模块和制冷模块提供能量，从而使得水泥窑生产模块的余热能量得到合理利用，提高了水泥行业能源利用效率，同时减少制氢过程所需要的锅炉等设备成本以及运行所需的燃料等费用，降低了制氢成本，并且采用废气所含热量进行制冷也降低了制冷成本。

在一些实施例中，所述甲醇制氢回路还包括：供料装置、预热器、冷却器、气液分离器、变压吸附器和氢气储罐，所述供料装置用于供应甲醇原料液，所述供料装置与所述预热器的冷侧入口相连，所述预热器的冷侧出口与所述气化器的冷侧入口相连，所述气化器的冷侧出口与所述反应器的壳侧入口相连，所述反应器的壳侧出口与所述预热器的热侧入口相连，所述预热器的热侧出口与所述冷却器的热侧入口相连，所述冷却器的热侧出口与所述气液分离器的入口相连，所述气液分离器的气侧出口与所述变压吸附器的入口相连，所述变压吸附器的出口与所述氢气储罐的入口相连。